JP5162310B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、コピー機、プリンタ、ファクシミリ又はこれらの複合機などの画像形成装置に関する。

従来より、用紙に画像を印刷（形成）するための装置として、コピー機、プリンタ、ファクシミリ又はこれらの複合機などの画像形成装置が知られている。画像形成装置においては、感光体ドラムの表面を帯電させる帯電工程、帯電した感光体ドラムにレーザ光を照射して感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する露光工程、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて現像を行う現像工程、感光体ドラムの表面に付着したトナーから形成されるトナー画像を用紙へ転写する転写工程、及び用紙に転写されたトナー画像を用紙に定着させる定着工程の各工程が順に行われることによって、用紙に画像が印刷される。

上記の各工程のうち、特に、定着工程では、用紙に転写されたトナー画像を用紙に定着させるために、トナーにある程度の熱を与えてトナーを溶解させる必要がある。そのため、定着工程を行う定着装置は、一般的に、加熱ローラと、加熱ローラとの間でトナー画像が転写された用紙を挟持するようにして搬送する加圧ローラと、加熱ローラにおける加圧ローラとの当接部を加熱するヒータとを備えている。

このような定着装置において、印字率に基づいてヒータの加熱制御を行う技術が開示されている（例えば、下記特許文献１参照）。具体的には、特許文献１記載の技術においては、用紙における印字領域を用紙の搬送方向に直交する方向に複数の印字ブロックに区画し、印字ブロック毎にトナー画像のデータに基づいて印字率を演算し、演算された印字率に基づいて印字ブロック毎にヒータの加熱制御を行っている。
なお、以下の説明において、「印字領域」とは、用紙の印字面のうち実際に印字が可能な領域をいう。また、「印字」とは、狭義の「印字」（文字の印刷）に制限されず、文字以外（画像）のものの印刷を広く含む概念である。

印字率は、次にように算出される。トナー画像のデータに基づいて感光体ドラムへのレーザ光の照射量を用紙１頁毎に検出すると共に、レーザ光の照射量からレーザ光の照射面積を算出する。そして、用紙におけるレーザ光が照射される面積を用紙の印字領域の面積で除することによって、用紙１頁あたりの印字率が算出される。

特開２００６−１７８０２７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、ヒータの加熱温度を変更することで、ヒータによる加熱ローラの加熱目標値が変わり、オーバーシュートやアンダーシュートが大きくなってしまうため、ヒータの加熱温度の制御が容易ではない。また、定着装置においては、ヒータの消費電力の更なる抑制が求められている。
前述の課題は、加熱ローラ以外の加熱回転体において同様に生じ得る。

従って、本発明は、定着装置における加熱回転体を加熱するヒータの加熱温度の制御を、ヒータの消費電力を抑制しつつ、容易に行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、加熱回転体と、該加熱回転体との間でトナー画像が転写された用紙を挟持するようにして搬送する加圧回転体と、前記加熱回転体における該加圧回転体との当接部を加熱するヒータとを有する定着装置と、前記用紙における印字領域が区画されて形成される複数の印字ブロック毎に、前記トナー画像のデータに基づいて、該トナー画像の印字率を演算する印字率演算部と、を備える画像形成装置であって、前記ヒータは、複数の前記印字ブロックにそれぞれ対応して複数設けられており、前記印字率に対応して設定された前記ヒータへ出力される電力の電力出力パターンを記憶する電力出力パターン記憶部と、前記印字率演算部により演算された前記印字ブロック毎の前記印字率に基づいて前記電力出力パターン記憶部に記憶された前記電力出力パターンを選択する電力出力パターン選択部とを更に備える画像形成装置に関する。

また、前記加熱回転体における前記当接部の温度を検出する温度センサを更に備え、前記電力出力パターン選択部は、前記温度センサにより検出された前記当接部の温度に基づいて、前記電力出力パターンを選択することが好ましい。

また、前記温度センサは、複数の前記印字ブロックのうちの１個に対応して１個のみ設けられており、前記電力出力パターン選択部は、前記温度センサに対応する１個の前記ヒータに入力される前記電力出力パターンを選択すると共に、前記温度センサに対応しない他の前記ヒータに入力される前記電力出力パターンを選択することが好ましい。

また、前記複数の印字ブロックは、前記用紙における前記印字領域が該用紙の搬送方向に区画されて形成されることが好ましい。

また、前記電力出力パターン選択部は、前記複数の印字ブロックにおける前記印字率のうちの最大の印字率に基づいて前記電力出力パターンを選択することが好ましい。

本発明によれば、定着装置における加熱回転体を加熱するヒータの加熱温度の制御を、ヒータの消費電力を抑制しつつ、容易に行うことができる。

＜第１実施形態＞
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１により、本発明の画像形成装置の第１実施形態としてのプリンタ１の全体構造を説明する。図１は、第１実施形態のプリンタ１における各構成要素の配置を説明するための左側面図である。本実施形態において、後述する手差しトレイ６５が配置された側（図１における右側）をプリンタ１の前側とする。

プリンタ１は、所定の画像情報に基づいて用紙Ｔに所定の画像を形成する画像形成部と、用紙Ｔを画像形成部に給紙すると共に画像が形成された用紙Ｔを排紙する給排紙部とを有する。
図１に示すように、画像形成部は、感光体ドラム２と、帯電部１０と、レーザスキャナユニット４と、現像器１６と、トナーカートリッジ５と、トナー供給装置６と、転写ローラ８と、定着装置９とを備える。
また、給排紙部は、給紙カセット５２と、手差しトレイ６５と、レジストローラ対８０と、用紙Ｔの搬送路Ｌとを備える。

感光体ドラム２は、円筒形状の部材からなり、像担持体として機能する。感光体ドラム２は、図１に対して垂直な回転軸を中心に回転可能な態様で装置本体Ｍに配置される。感光体ドラム２の表面には、静電潜像が形成される。

帯電部１０は、感光体ドラム２の上方に配置される。帯電部１０は、感光体ドラム２の表面を一様に正（プラス極性）帯電させる。

レーザスキャナユニット４は、感光体ドラム２の上方に感光体ドラム２から離間して配置される。レーザスキャナユニット４は、不図示のレーザ光源、ポリゴンミラー、ポリゴンミラー駆動用モータ等を有して構成される。
レーザスキャナユニット４は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の外部機器から出力された画像情報に基づいて、感光体ドラム２の表面を走査露光する。レーザスキャナユニット４により走査露光されることによって、感光体ドラム２の表面に帯電した電荷が除去される。これにより、感光体ドラム２の表面に静電潜像が形成される。

現像器１６は、感光体ドラム２の前方（図１における右側）に配置される。現像器１６は、感光体ドラム２に形成された静電潜像に単色（通常はブラック）のトナー画像を現像する。現像器１６は、感光体ドラム２に対向配置可能な現像ローラ１７とトナー攪拌用の攪拌ローラ１８とを有して構成される。

トナーカートリッジ５は、現像器１６に供給されるトナーを収容する。
トナー供給装置６は、トナーカートリッジ５に収容されたトナーを、現像器１６に供給する。

ドラムクリーニング装置１１は、感光体ドラム２の後方（図１における左側）に配置される。ドラムクリーニング装置１１は、感光体ドラム２の表面に残留したトナーや付着物を除去する。

転写ローラ８は、感光体ドラム２の表面に現像されたトナー画像を用紙Ｔに転写させる。転写ローラ８には、不図示の電圧印加手段により、感光体ドラム２に現像されたトナー画像を用紙Ｔに転写させるための転写バイアスが印加される。

転写ローラ８は、感光体ドラム２に対して接離される。具体的には、転写ローラ８は、感光体ドラム２に当接される当接位置と、感光体ドラム２から離間する離間位置とに移動可能に構成される。詳細には、転写ローラ８は、感光体ドラム２に現像されたトナー画像を用紙Ｔに転写させる場合には当接位置に移動され、他の場合には離間位置に移動される。

用紙Ｔは、感光体ドラム２と転写ローラ８とによって挟み込まれ、感光体ドラム２の表面（トナー画像が現像された側）に押し当てられる。このようにして転写ニップＮが形成され、感光体ドラム２に現像されたトナー画像は、用紙Ｔに転写される。

定着装置９は、用紙Ｔに転写されたトナー画像を構成するトナーを溶融させて、用紙Ｔに定着させる。定着装置９は、ヒータ９１０（図３参照。詳細は後述）により加熱される加熱ローラ（加熱回転体）９ａと、加熱ローラ９ａに圧接される加圧ローラ（加圧回転体）９ｂと、を備える。加熱ローラ９ａと加圧ローラ９ｂとは、トナー画像が転写された用紙Ｔを挟持するようにして搬送する。用紙Ｔが加熱ローラ９ａと加圧ローラ９ｂとの間に挟持されるように搬送されることによって、用紙Ｔに転写されたトナーは、溶融し、定着する。
定着装置９の構成の詳細については後述する。

給紙カセット５２は、装置本体Ｍの下部に配置される。給紙カセット５２は、装置本体Ｍの前側（図１における右側）に水平方向に引き出し可能に配置される。給紙カセット５２は、用紙Ｔが載置される載置板６０を備えており、給紙カセット５２には、載置板６０に用紙Ｔが積層された状態で、用紙Ｔが収容される。カセット給紙部５１は、給紙カセット５２の用紙送り出し側端部（図１における右側端部）に配置される。カセット給紙部５１は、給紙カセット５２に収容された用紙Ｔを搬送路Ｌに送り出す。
カセット給紙部５１は、載置板６０に載置された用紙Ｔを取り出す前送りコロ６１と、用紙Ｔを１枚ずつ搬送路Ｌに送り出すローラ対６３とからなる重送防止機構を備える。

カセット給紙部５１又は手差し給紙部６４と排紙部５０との間には、用紙Ｔを搬送する搬送路Ｌが形成される。搬送路Ｌは、カセット給紙部５１から第１合流部Ｐ１までの第１搬送路Ｌ１と、第１合流部Ｐ１からレジストローラ対８０までの第２搬送路Ｌ２と、レジストローラ対８０から転写ローラ８までの第３搬送路Ｌ３と、転写ローラ８から定着装置９までの第４搬送路Ｌ４と、定着装置９から分岐部Ｐ３までの第５搬送路Ｌ５と、分岐部Ｐ３から排紙部５０までの第６搬送路Ｌ６とを有する。

また、搬送路Ｌは、手差しトレイ６５から第１合流部Ｐ１までの第７搬送路Ｌ７を有する。第１合流部Ｐ１は、カセット給紙部５１から用紙Ｔを搬送する第１搬送路Ｌ１と、手差しトレイ６５から用紙Ｔを搬送する第７搬送路Ｌ７との合流部である。
第２搬送路Ｌ２の途中には、第２合流部Ｐ２が配置される。更に、搬送路Ｌは、分岐部Ｐ３から第２合流部Ｐ２までの戻し搬送路Ｌｂを有する。第２合流部Ｐ２は、第２搬送路Ｌ２と戻し搬送路Ｌｂとの合流部である。

ここで、転写ローラ８における用紙Ｔの搬送方向の上流側（図１における右側）には、レジストローラ対８０が配置される。レジストローラ対８０は、停止状態で給紙コロ６６から給紙された用紙Ｔの先端部Ｔ１が一旦当接された後、回転駆動して用紙Ｔを搬送方向Ｄ１（図３参照）の下流側に送り出すローラ対である。また、レジストローラ対８０は、用紙Ｔのスキュー（斜め給紙）補正や、トナー画像とのタイミング調整を行うためのローラ対である。

戻し搬送路Ｌｂは、用紙Ｔの両面印刷を行う際に、既に印刷されている面とは反対面（非印刷面）を感光体ドラム２に対向させるために設けられる搬送路である。
戻し搬送路Ｌｂによれば、分岐部Ｐ３から排紙部５０側に搬送された用紙Ｔを表裏反転させて第２搬送路Ｌ２に戻すことができる。戻し搬送路Ｌｂにより表裏反転された用紙Ｔは、感光体ドラム２により非印刷面に対して所定のトナー画像が転写される。

装置本体Ｍの前面側（図１における右側）であって給紙カセット５２の上方には、手差し給紙部６４が設けられる。手差し給紙部６４は、用紙載置部である手差しトレイ６５と、給紙ローラである給紙コロ６６とを備える。手差しトレイ６５は、その基端部が第７搬送路Ｌ７の入口近傍に回動自在（開閉自在）に取り付けられる。手差しトレイ６５は、その閉状態において、装置本体Ｍの前面の一部を構成する。給紙コロ６６は、手差しトレイ６５に載置された用紙Ｔを取り出し、第７搬送路Ｌ７に向けて送り出す。
手差し給紙部６４は、開状態の手差しトレイ６５に載置された用紙Ｔを、第７搬送路Ｌ７及び第１合流部Ｐ１を介して、第２搬送路Ｌ２に給紙する。

第６搬送路Ｌ６における端部には、排紙部５０が形成される。排紙部５０は、装置本体Ｍにおける上方側に配置される。排紙部５０は、装置本体Ｍの前方（図１における右方）に向けて開口している。排紙部５０は、定着装置９によりトナーが定着された用紙Ｔを装置本体Ｍの外部に排紙する。

排紙部５０における開口側には、排紙集積部Ｍ１が形成される。排紙集積部Ｍ１は、装置本体Ｍにおける上面（外面）に形成される。排紙集積部Ｍ１は、装置本体Ｍにおける上面が下方に窪んで形成された部分である。排紙集積部Ｍ１の底面は、装置本体Ｍにおける上面の一部を構成する。排紙集積部Ｍ１には、排紙部５０から排紙された、所定画像が転写された用紙Ｔが積層して集積される。

次に、図面を参照して、第１実施形態のプリンタ１の特徴部分に係る構成について説明する。図２は、図１に示すプリンタ１の機能を示す機能ブロック図である。図３は、図１に示すプリンタ１における定着装置９について、用紙Ｔの搬送方向Ｄ１に沿って切断した断面図である。図４は、図１に示すプリンタ１における定着装置９について、用紙Ｔの搬送方向Ｄ１と直交する方向Ｄ３に沿って切断した断面図である。図５は、用紙Ｔにおける複数の印字ブロックＲａ〜Ｒｃと、複数のヒータ９１０ａ〜９１０ｃ及び温度センサ９５０との対応関係を模式的に示す図である。

図２から図５に示すように、第１実施形態における定着装置９は、加熱ローラ９ａと、加圧ローラ９ｂと、ヒータ９１０と、温度センサ９５０とを備える。
本実施形態における加熱ローラ９ａは、ロール状に形成されると共に耐熱性を有するフィルム９０１が、用紙Ｔの搬送方向Ｄ１と直交する方向Ｄ３に延びる回転軸を中心に回転可能になされて構成される。フィルム９０１の内側の非回転部９０２は、フィルム９０１が回転しても回転しない。

加圧ローラ９ｂは、加熱ローラ９ａとの間でトナー画像が転写された用紙Ｔを挟持するようにして搬送する。

ヒータ９１０は、加熱ローラ９ａにおける加圧ローラ９ｂとの当接部９０３を加熱する。ヒータ９１０は、例えばハロゲンヒータ、セラミックヒータから構成される。ヒータ９１０は、複数の印字ブロックＲａ〜Ｒｃにそれぞれ対応して複数（９１０ａ〜９１０ｃ）設けられている。ヒータ９１０ｂは、用紙Ｔの搬送方向Ｄ１に直交する方向Ｄ３の中央に位置し、ヒータ９１０ａ及び９１０ｃは、ヒータ９１０ｂにおける前記方向Ｄ３の外側に位置する。なお、３個のヒータ９１０ａ〜９１０ｃに共通する説明を行う際には「ヒータ９１０」の表現を用いる。複数の印字ブロックＲａ〜Ｒｃは、用紙Ｔにおける印字領域が用紙Ｔの搬送方向Ｄ１に区画されて形成される。

ヒータ９１０ａ〜９１０ｃは、加熱ローラ９ａの内部（非回転部９０２）における加圧ローラ９ｂに近接する位置に設置される。ヒータ９１０ａ〜９１０ｃは、加熱ローラ９ａの回転軸方向（用紙Ｔの搬送方向Ｄ１と直交する方向Ｄ３）に沿って、直列的に配列している。そして、ヒータ９１０ａ〜９１０ｃは、加熱ローラ９ａと加圧ローラ９ｂとの間へ供給された用紙Ｔに加熱ローラ９ａを介して熱を付与する。

温度センサ９５０は、加熱ローラ９ａにおける当接部９０３の温度を検出する。温度センサ９５０は、例えば、サーミスタから構成される。温度センサ９５０は、複数の印字ブロックＲａ〜Ｒｃのうちの１個（Ｒｂ）に対応して１個のみ設けられている。温度センサ９５０は、加熱ローラ９ａの内部（非回転部９０２）におけるヒータ９１０に近接する位置であって、加熱ローラ９ａの反回転方向の下流側に設けられている。

なお、一般的には、加熱ローラ９ａの構成やヒータ９１０の配置位置などの要因により、加熱ローラ９ａの当接部９０３の温度を直接、温度センサ９５０によって検出することは困難である。従って、温度センサ９５０は、加熱ローラ９ａの内部又は外部に設けられ、加熱ローラ９ａの当接部９０３の温度を間接的に検出する。

また、図２に示すように、第１実施形態のプリンタ１は、印字率演算部９２０と、電力出力パターンデータテーブル（電力出力パターン記憶部）９３０と、電力出力パターン選択部９４０とを更に備える。

印字率演算部９２０は、複数の印字ブロックＲａ〜Ｒｃ毎に、トナー画像のデータに基づいて、トナー画像の印字率を算出する。
電力出力パターン記憶部９３０は、印字率に対応して設定されたヒータ９１０へ出力される電力の電力出力パターンを記憶する。

電力出力パターン選択部９４０は、印字率演算部９２０により算出された印字ブロックＲａ〜Ｒｃ毎の印字率に基づいて電力出力パターン記憶部９３０に記憶された電力出力パターンを選択する。また、電力出力パターン選択部９４０は、温度センサ９５０により検出された当接部９０３の温度に基づいて、電力出力パターンを選択する。
第１実施形態においては、電力出力パターン選択部９４０は、温度センサ９５０に対応する１個のヒータ９１０ｂに入力される電力出力パターンを選択すると共に、温度センサ９５０に対応しない他のヒータ９１０ａ及び９１０ｃに入力される電力出力パターンを選択する。

また、第１実施形態のプリンタ１は、電源部Ｍ２と、制御部Ｍ３と、メモリＭ４とを備える。
電源部Ｍ２は、印字率演算部９２０、帯電部１０、レーザスキャナユニット４、現像器１６、転写ローラ８、定着装置９及び制御部Ｍ３のそれぞれに電力を供給する。
制御部Ｍ３は、装置本体Ｍの内部に設置された各部の動作を制御する。特に、制御部Ｍ３は、印字率演算部９２０による印字率の演算結果が入力されると共に、電力出力パターン選択部９４０によって選択された電力出力パターンに基づいて、ヒータ９１０ａ〜９１０ｃの加熱温度を制御する。

メモリＭ４には、各種データが記憶される。記憶されるデータは、例えば、用紙Ｔに印刷するためのトナー画像のデータや、前述の電力出力パターンデータテーブル９３０である。電力出力パターンデータテーブル９３０には、印字率に対応して設定されたヒータ９１０へ出力される電力の電力出力パターンが記憶されている。

ヒータ９１０及び温度センサ９５０は、それぞれ制御部Ｍ３に接続されている。そして、制御部Ｍ３によって定着装置９が駆動制御されているときには、温度センサ９５０によってヒータ９１０の温度が検出されると共に、温度センサ９５０により検出された温度情報が制御部Ｍ３に入力されることにより、制御部Ｍ３は、この温度情報に基づいてヒータ９１０の加熱温度を制御する。

なお、図２には示さないが、第１実施形態のプリンタ１においては、装置本体Ｍの内部に設けられた各種ローラに対して、電源部Ｍ２から電力が供給されると共に、制御部Ｍ３によって制御される。

定着装置９によれば、加熱ローラ９ａと加圧ローラ９ｂとの間を用紙Ｔが通過する際に、加熱ローラ９ａを介してヒータ９１０による熱を用紙Ｔに付与することで、用紙Ｔに転写されたトナー画像を形成するトナーを溶解させると共に、加圧ローラ９ｂによって用紙Ｔに圧力を加えることでトナーを用紙Ｔに定着させる。

次に、図１を参照して、第１実施形態のプリンタ１の動作について、簡単に説明する。
まず、給紙カセット５２に収容された用紙Ｔを片面印刷する場合について説明する。
給紙カセット５２に収容された用紙Ｔは、前送りコロ６１及びローラ対６３によって第１搬送路Ｌ１に送り出され、その後、第１合流部Ｐ１及び第２搬送路Ｌ２を介してレジストローラ対８０に搬送される。
レジストローラ対８０においては、用紙Ｔのスキュー補正や、トナー画像とのタイミング調整が行われる。

レジストローラ対８０から排出された用紙Ｔは、第３搬送路Ｌ３を介して感光体ドラム２と転写ローラ８との間に導入される。そして、用紙Ｔには、感光体ドラム２と転写ローラ８との間において、トナー画像が転写される。
その後、用紙Ｔは、感光体ドラム２と転写ローラ８との間から排出され、第４搬送路Ｌ４を介して、定着装置９における加熱ローラ９ａと加圧ローラ９ｂとの間に導入される。そして、用紙Ｔには、定着装置９においてトナーが溶融定着される。

次いで、用紙Ｔは、第５搬送路Ｌ５、分岐部Ｐ３及び第６搬送路Ｌ６を介して、第３のローラ対５４ｃにより、排紙部５０から排紙集積部Ｍ１に排出される。
このようにして、給紙カセット５２に収容された用紙Ｔの片面印刷が完了する。

手差しトレイ６５に載置された用紙Ｔを片面印刷する場合には、手差しトレイ６５に載置された用紙Ｔは、給紙コロ６６によって第７搬送路Ｌ７に送り出され、その後、第１合流部Ｐ１及び第２搬送路Ｌ２を介して、レジストローラ対８０に搬送される。それ以降の動作は、前述した、給紙カセット５２に収容された用紙Ｔの片面印刷の動作と同様であり、説明を省略する。

次に両面印刷を行う場合のプリンタ１の動作について説明する。
片面印刷の場合には、前述した通り、片面印刷された用紙Ｔが、排紙部５０から排紙集積部Ｍ１に排出されて印刷動作が完了する。
これに対し、両面印刷を行う場合には、片面印刷された用紙Ｔが、戻し搬送路Ｌｂを介して、片面印刷時とは表裏反転して、レジストローラ対８０に再度搬送されることにより、用紙Ｔに両面印刷が施される。

詳述すると、片面印刷された用紙Ｔが第３のローラ対５４ｃにより排紙部５０から排出されるまでは、前述した片面印刷の動作と同様である。而して、両面印刷の場合には、片面印刷された用紙Ｔが第３のローラ対５４ｃにより保持されている状態において、第３のローラ対５４ｃの回転を停止させ、逆方向に回転させる。このように第３のローラ対５４ｃを逆方向に回転させると、第３のローラ対５４ｃに保持されている用紙Ｔは、第６搬送路Ｌ６を逆方向（排紙部５０から分岐部Ｐ３に向かう方向）に搬送される。

前述したように、用紙Ｔは、第６搬送路Ｌ６を逆方向に搬送されると、（第１のローラ対５４ａではなく、）第２のローラ対５４ｂに導入される。そして、用紙Ｔは、戻し搬送路Ｌｂ及び第２合流部Ｐ２を介して、第２搬送路Ｌ２に合流する。ここで、用紙Ｔは、片面印刷時とは表裏反転している。

更に、用紙Ｔは、レジストローラ対８０により前記補正又は前記調整が行われ、第３搬送路Ｌ３を介して、感光体ドラム２と転写ローラ８との間に導入される。用紙Ｔは、戻し搬送路Ｌｂを経由することにより、非印刷面が感光体ドラム２に対向するので、非印刷面にトナー画像が転写され、その結果、両面印刷が施される。

次に、図１から図５を参照して、第１実施形態のプリンタ１の特徴部分に係る動作について説明する。
本実施形態のプリンタ１においては、プリンタ１の電源をＯＮにすると、電源部Ｍ２から帯電部１０、レーザスキャナユニット４、現像器１６、転写ローラ８、定着装置９及び制御部Ｍ３それぞれへ電力が供給されると共に、制御部Ｍ３からの制御信号により帯電部１０、レーザスキャナユニット４、現像器１６、転写ローラ８及び定着装置９がそれぞれ制御される。そして、帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程及び定着工程の各工程が順に行われる。

具体的には、本実施形態のプリンタ１においては、レジストローラ対８０から送り出された用紙Ｔは、第３搬送路Ｌ３を通って感光体ドラム２と転写ローラ８との間の転写ニップＮへ搬送される。このように用紙Ｔが感光体ドラム２へ向かって搬送されるとき、まず、帯電部１０が、帯電工程において感光体ドラム２の表面全体を帯電させるとともに、レーザスキャナユニット４が、露光工程においてレーザ光源（図示せず）から感光体ドラム２へ向けてレーザ光を照射し、感光体ドラム２の表面のうちレーザ光が照射された部分に静電潜像を形成する。

次に、現像器１６が、現像工程において帯電したトナーを現像ローラ１７により感光体ドラム２へ供給することで、感光体ドラム２の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて、トナー画像を現像する。続いて、転写ローラ８が、転写工程において感光体ドラム２と転写ローラ８との間を通過する用紙Ｔに、感光体ドラム２の表面に付着したトナー画像を転写する。

そして、転写工程においてトナー画像が転写された用紙Ｔは、第４搬送路Ｌ４を通って定着装置９へ向けて搬送され、定着装置９における加熱ローラ９ａと加圧ローラ９ｂとの間へ搬送される。

また、制御部Ｍ３からヒータ９１０へ出力される制御信号をＯＮとすることで電源部Ｍ２からヒータ９１０への電力の供給が開始されて、ヒータ９１０が加熱される。そして、定着装置９は、定着工程において定着装置９の加熱ローラ９ａと加圧ローラ９ｂとの間を通過する用紙Ｔに付着したトナーを、ヒータ９１０から加熱ローラ９ａを介してトナーに付与された熱によって溶解させると共に、加圧ローラ９ｂによって用紙Ｔに圧力を加えることで、トナー画像を用紙Ｔに定着させる。

メモリＭ４には、前述のように、用紙Ｔに印刷するためのトナー画像のデータが記憶される。そして、このトナー画像のデータがメモリＭ４から制御部Ｍ３に読み出されると共に、印字率演算部９２０において、このトナー画像のデータに基づいて、用紙Ｔへのトナー画像の印字率が演算される。このとき、用紙Ｔへのトナー画像の印字率を演算するために、図５に示すように、用紙Ｔの印字領域（図５に示す用紙Ｔは、その全域が印字領域である）は、用紙Ｔの搬送方向Ｄ１に３つの印字ブロックＴａ〜Ｔｃに均等に区画される。そして、印字率演算部９２０において、印字ブロックＲａ〜Ｒｃそれぞれに対して、用紙Ｔへのトナー画像の印字率が演算される。尚、以下では、現像器１６に黒色のトナーが収容され、用紙Ｔに対して白黒印刷を行う場合について説明する。

具体的には、印字率演算部９２０では、メモリＭ４から読み出されたトナー画像のデータに基づき、用紙Ｔの１ライン当たりの黒ドット数が算出される。そして、用紙Ｔにおける各印字ブロックＲａ〜Ｒｃに含まれる全てのラインに対して黒ドット数が算出されると共に、用紙Ｔにおける各印字ブロックＲａ〜Ｒｃに含まれる全てのラインの黒ドット数を加えることで、用紙Ｔにおける各印字ブロックＲａ〜Ｒｃに含まれる総黒ドット数が求められる。その後、用紙Ｔの１ラインあたりのドット数と用紙Ｔにおける各印字ブロックＲａ〜Ｒｃに含まれるライン数とを掛け合わせることにより算出される用紙Ｔの各印字ブロックＲａ〜Ｒｃに含まれる総ドット数と、用紙Ｔにおける各印字ブロックＲａ〜Ｒｃに含まれる総黒ドット数との比を求めることで、用紙Ｔにおける各印字ブロックＲａ〜Ｒｃへのトナー画像の印字率が算出される。

また、メモリＭ４には、前述のように、用紙Ｔへのトナー画像の印字率と電力出力パターンとの関係を示す電力出力パターンデータテーブル９３０が記憶されている。電力出力パターンデータテーブル９３０に記憶されている電力出力パターンの例を下記〔表１〕に示す。

〔表１〕に示すように、印字ブロックＲｂに対応するヒータ９１０ｂの電力出力パターンとして、「Ｍ１００」、「Ｍ８０」、「Ｍ４０」及び「Ｍ０」の４パターンが記憶されている。また、印字ブロックＲａ及びＲｃにそれぞれ対応するヒータ９１０ａ及び９１０ｃの電力出力パターンとして、「Ｓ２５」、「Ｓ１５」、「Ｓ５」及び「Ｓ０」の４パターンが記憶されている。

温度センサ９５０によって加熱ローラ９ａにおける加圧ローラ９ｂとの当接部９０３の（実際の）温度Ｔが検出されると、当接部９０３の目標温度Ｔａと比較し、温度差Δｔ（Ｔａ−Ｔ）に対して、〔表１〕に示す各ヒータ９１０ａ〜９１０ｃの電力出力パターンのいずれかが選択される。

〔表１〕に記載された各温度Ｔ１〜Ｔ４は、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４という関係を有する。下記〔表２〕は、ヒータ９１０ｂの電力出力パターン（Ｍ１００、Ｍ８０、Ｍ４０及びＭ０）を示す。下記〔表３〕は、ヒータ９１０ａ及び９１０ｃの電力出力パターン（Ｓ２５、Ｓ１５、Ｓ５及びＳ０）を示す。図６は、電力出力パターンの１周期を示す図で、〔表２〕及び〔表３〕に示す丸数字と電力出力パターンの波形との関係を示している。
〔表１〕〜〔表３〕に示す電力出力パターンから明らかなように、例えば、温度差Δｔが小さいほど、加熱をする必要性が低いので、電力出力パターンにおけるヒータ９１０の点灯回数が少なく、反対に、温度差Δｔが大きいほど、加熱をする必要性が高いので、電力出力パターンにおけるヒータ９１０の点灯回数が多い。

電力出力パターンの信号総数は２０である。この信号総数は、交流電力１０周期（交流半波２０周期）分に相当する。〔表２〕及び〔表３〕の丸数字の「１」〜「２０」は交流の半波の２０周期を示しており、各半波に対応する「１」及び「０」はヒータ９１０ａ〜９１０ｃのＯＮ（１）とＯＦＦ（０）の信号を示している。

第１実施形態において、例えば、用紙ＴがＡ３用紙である場合に、用紙Ｔの印字ブロックＲａ及びＲｂに写真画像が印刷されると共に、印字ブロックＲｃに文字が印刷されるときについて説明する。写真画像が印刷される印字ブロックＲａ及びＲｂの印字率は高く、文字が印刷される印字ブロックＲｃの印字率は低い。印字率は、前述したように、単位面積あたりのトナーの占有面積であるから、印字率が低い場合には、トナーの量（占有面積）が少なく、トナーによって加熱ローラ９ａから奪われる熱量は少なくなる（温度低下が小さくなる）。また、加熱ローラ９ａの温度低下が小さいと、加熱ローラ９ａ自身の発熱量を抑制しても加熱ローラ９ａの温度を一定に保つことが可能である。従って、印字率が低いとヒータ９１０の発熱量（即ち、消費電力）を抑制しても、加熱ローラ９ａの温度を保つことが可能である。

また、文字が印刷される印字ブロックＲｃの印字率は低いことから、印字率に基づいてヒータ９１０ｃの電力出力パターンを変更する。変更する電力出力パターンと印字率の対応は、下記〔表４〕に示すようになっている。印字率に基づいて電力出力パターンを変更することで、ヒータ９１０の発熱量（即ち、消費電力）を抑制しながら、加熱ローラ９ａの温度を保つことができる。

ここで、温度センサ９５０は、印字ブロックＲｂに対応して１個のみ設けられ、印字ブロックＲａ及びＲｃに対応して設けられていないが、所定の温度補正を行うことにより、１個の温度センサ９５０によって、印字ブロックＲａ及びＲｃに対応する位置における加熱ローラ９ａの当接部９０３の温度を検出することができる。

第１実施形態のプリンタ１によれば、下記の効果が奏される。
第１実施形態においては、ヒータ９１０ａ〜９１０ｃは、複数の印字ブロックＲａ〜Ｒｃにそれぞれ対応して複数設けられており、プリンタ１は、印字率に対応して設定されたヒータ９１０ａ〜９１０ｃへ出力される電力の電力出力パターンを記憶する電力出力パターンデータテーブル９３０と、印字率演算部により演算された印字ブロックＲａ〜Ｒｃ毎の印字率に基づいて電力出力パターンデータテーブル９３０に記憶された電力出力パターンを選択する電力出力パターン選択部９４０とを備えている。
そのため、定着装置９における加熱ローラ９ａを加熱するヒータ９１０の加熱温度の制御を、ヒータ９１０の消費電力を抑制しつつ、容易に行うことができる。

また、第１実施形態においては、加熱ローラ９ａにおける当接部９０３の温度を検出する温度センサ９５０を更に備え、温度センサ９５０は、複数の印字ブロックＲａ〜Ｒｃのうちの１個（Ｒｂ）に対応して１個のみ設けられており、電力出力パターン選択部９４０は、温度センサ９５０により検出された当接部９０３の温度に基づいて、温度センサ９５０に対応する１個のヒータ９１０ｂに入力される電力出力パターンを選択すると共に、温度センサ９５０に対応しない他のヒータ９１０ａ及び９１０ｃに入力される電力出力パターンを選択する。
そのため、１個の温度センサ９５０により検出された加熱ローラ９ａの当接部９０３の温度に基づいて、３個のヒータ９１０ａ〜９１０ｃの加熱温度の制御を行うことができる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。他の実施形態については、主として、第１実施形態とは異なる点を説明し、第１実施形態と同様の構成について同じ符号を付し、説明を省略する。他の実施形態について特に説明しない点については、第１実施形態についての説明が適宜適用される。他の実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が奏される。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に比して、３個のヒータ９１０ａ〜９１０ｃの構成及び温度センサ９５０の配置位置が主として異なる。
図７は、第２実施形態のプリンタ１における定着装置９について、用紙Ｔの搬送方向Ｄ１に沿って切断した断面図（図３対応図）である。図８は、用紙Ｔにおける複数の印字ブロックＲａ〜Ｒｃと、複数のヒータ９１０ａ〜９１０ｃ及び温度センサ９５０との対応関係を模式的に示す図（図５対応図）である。

３個のヒータ９１０ａ〜９１０ｃは、加熱ローラ９ａにおける加圧ローラ９ｂとの当接部９０３を加熱することを主目的とするものであるため、図３に示す第１実施形態のように、当接部９０３に近接した位置に用紙Ｔの搬送方向Ｄ１に直交する方向Ｄ３に沿って直列的に配列されていることが好ましい。しかしながら、ヒータの構造によっては、複数のヒータを直列的に配列することは、構造面、コスト面などの理由により困難である。

従って、図７及び図８に示すように、第２実施形態においては、３個のヒータ９１０ａ〜９１０ｃを加熱ローラ９ａの周方向に沿って並列して配列している。印字ブロックＲｂに対応するヒータ９１０ｂが、当接部９０３に最も近接する位置に配されている。３個のヒータ９１０ａ〜９１０ｃは、いずれも加熱ローラ９ａの全幅に亘っているが、実際に加熱される領域（図８においてハッチングして示す領域）は、それぞれ印字ブロックＲａ〜Ｒｃに対応する位置のみである。

また、第２実施形態においては、温度センサ９５０は、加熱ローラ９ａの当接部９０３から加熱ローラ９ａの周方向に離れた位置に、加熱ローラ９ａの外周面の温度を検出する形態で配設されている。第２実施形態における温度センサ９５０は、第１実施形態に比して、加熱ローラ９ａの当接部９０３から大きく離れた位置における温度を検出することになるので、その検出温度を補正するように構成されることが好ましい。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。図９は、第３実施形態における用紙Ｔの複数の印字ブロックＲａ１〜Ｒｃ１及びＲａ２〜Ｒｃ２と、複数のヒータ９１０ａ〜９１０ｃ及び温度センサ９５０との対応関係を模式的に示す図（図５対応図）である。
図９に示すように、第３実施形態は、第１実施形態に比して、用紙Ｔの印字領域が用紙Ｔの搬送方向Ｄ１に区画されると共に用紙Ｔの搬送方向Ｄ１と直交する方向Ｄ３に区画されることにより、印字ブロックＲａ１〜Ｒｃ１及びＲａ２〜Ｒｃ２が３行×２列に区画されて形成される点が主として異なる。その他の構成は、第１実施形態と同様である。
具体的には、第３実施形態においては、用紙Ｔの印字ブロックＲａ１〜Ｒｃ１及びＲａ２〜Ｒｃ２は、用紙Ｔの搬送方向Ｄ１に３行に区画されると共に、用紙Ｔの搬送方向Ｄ１に直交する方向Ｄ３に２列に区画される。

ここで、第３実施形態において、例えば、印字ブロックＲａ１及びＲｂ１に写真画像が印刷されると共に、印字ブロックＲｃ１、Ｒａ２、Ｒｂ２及びＲｃ２に文字が印刷される場合について説明する。この場合には、用紙Ｔにおける搬送方向Ｄ１の前半領域の印字ブロックＲａ１〜Ｒｃ１は、前述した第１実施形態における用紙Ｔの印字ブロックＲａ〜Ｒｃと同様である。従って、第１実施形態と同様の電力出力パターンによってヒータ９１０の温度制御を行う。

一方、用紙Ｔにおける搬送方向Ｄ１の後半領域の印字ブロックＲａ２〜Ｒｃ２は、文字が印刷される領域であり、印字ブロックＲａ１及びＲｂ１のような写真画像が印刷される領域と比べると印字率が低い領域である。
ここで、電力出力パターン選択部９４０は、複数の印字ブロックＲａ２〜Ｒｃ２における印字率のうちの最大の印字率に基づいて電力出力パターンを選択する。下記〔表５〕は、最大の印字率とヒータ９１０の電力出力パターンとの対応を示す表である。下記〔表６〕は、最大の印字率が４〜１０％である場合における電力出力パターンを示す表（表１対応）である。下記〔表７〕は、最大の印字率が３％以下である場合における電力出力パターンを示す表（表１対応）である。

つまり、例えば印字ブロックＲａ２〜Ｒｃ２における印字率のうちで最大の印字率をＸとすると、印字率Ｘに応じて下記〔表５〕に示す電力出力パターンからヒータ９１０ａ〜９１０ｃの電力出力パターンを決定する。ここで、用紙Ｔの後半領域は印字率が低いため、用紙Ｔの前半領域よりも電力出力パターンを下げても、加熱ローラ９ａの温度を保つことができる。

第３実施形態においては、第１実施形態と同様の効果が奏される。また、複数の印字ブロックＲａ２〜Ｒｃ２における印字率のうちの最大の印字率に基づいて電力出力パターンを選択するため、印字率が高い画像を印刷する場合においても、加熱ローラ９ａの温度を保つことが可能である。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく種々の形態で実施することができる。
例えば、前述の実施形態においては、加熱回転体として、加熱ローラ９ａを用いているが、これに制限されず、例えば、加熱ローラ９ａに代えて、無端状に形成されたフレキシブルなベルトからなる加熱回転体を用いることができる。同様に、加圧ローラ９ｂに代えて、無端状に形成されたフレキシブルなベルトからなる加圧回転体を用いることができる。

ヒータ９１０の個数及び配置位置、印字ブロックの個数及び配置位置、電力出力パターンの種類などについては、特に制限はない。
温度センサ９５０は、各ヒータ９１０それぞれに対応させて複数個設けることができる。
本発明の画像形成装置の種類は、特に制限されず、コピー機、プリンタ、ファクシミリ、又はこれらの複合機などでもよい。

第１実施形態のプリンタ１における各構成要素の配置を説明するための左側面図である。 図１に示すプリンタ１の機能を示す機能ブロック図である。 図１に示すプリンタ１における定着装置９について、用紙Ｔの搬送方向Ｄ１に沿って切断した断面図である。 図１に示すプリンタ１における定着装置９について、用紙Ｔの搬送方向Ｄ１と直交する方向Ｄ３に沿って切断した断面図である。 用紙Ｔにおける複数の印字ブロックＲａ〜Ｒｃと、複数のヒータ９１０ａ〜９１０ｃ及び温度センサ９５０との対応関係を模式的に示す図である。 電力出力パターンの１周期を示す図である。 第２実施形態のプリンタ１における定着装置９について、用紙Ｔの搬送方向Ｄ１に沿って切断した断面図（図３対応図）である。 用紙Ｔにおける複数の印字ブロックＲａ〜Ｒｃと、複数のヒータ９１０ａ〜９１０ｃ及び温度センサ９５０との対応関係を模式的に示す図（図５対応図）である。 第３実施形態における用紙Ｔの複数の印字ブロックＲａ１〜Ｒｃ１及びＲａ２〜Ｒｃ２と、複数のヒータ９１０ａ〜９１０ｃ及び温度センサ９５０との対応関係を模式的に示す図（図５対応図）である。

符号の説明

１……プリンタ（画像形成装置）、９……定着装置、９ａ……加熱ローラ（加熱回転体）、９ｂ……加圧ローラ（加圧回転体）、９０３……当接部、９１０（９１０ａ〜９１０ｃ）……ヒータ、９２０……印字率演算部、９３０……電力出力パターンデータテーブル（電力出力パターン記憶部）、９４０……電力出力パターン選択部、９５０……温度センサ、Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ……印字ブロック、Ｔ……用紙

Claims (4)

1. 加熱回転体と、該加熱回転体との間でトナー画像が転写された用紙を挟持するようにして搬送する加圧回転体と、前記加熱回転体における該加圧回転体との当接部を加熱するヒータとを有する定着装置と、
   前記用紙における印字領域が区画されて形成される複数の印字ブロック毎に、前記トナー画像のデータに基づいて、該トナー画像の印字率を演算する印字率演算部と、を備える画像形成装置であって、
   前記ヒータは、複数の前記印字ブロックにそれぞれ対応して複数設けられており、
   前記画像形成装置は、前記印字率に対応して設定された前記ヒータへ出力される電力の電力出力パターンを記憶する電力出力パターン記憶部と、前記印字率演算部により演算された前記印字ブロック毎の前記印字率に基づいて前記電力出力パターン記憶部に記憶された前記電力出力パターンを選択する電力出力パターン選択部と、前記加熱回転体における前記当接部の温度を検出する温度センサと、を更に備え、
   前記電力出力パターン選択部は、前記温度センサにより検出された前記当接部の温度に基づいて、前記電力出力パターンを選択する画像形成装置。
2. 前記温度センサは、複数の前記印字ブロックのうちの１個に対応して１個のみ設けられており、
   前記電力出力パターン選択部は、前記温度センサに対応する１個の前記ヒータに入力される前記電力出力パターンを選択すると共に、前記温度センサに対応しない他の前記ヒータに入力される前記電力出力パターンを選択する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記複数の印字ブロックは、前記用紙における前記印字領域が該用紙の搬送方向に区画されて形成される請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記電力出力パターン選択部は、前記複数の印字ブロックにおける前記印字率のうちの最大の印字率に基づいて前記電力出力パターンを選択する請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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